沈阳建筑大学中德节能示范中心项目——超低能耗绿色建筑典范!

1、沈阳建筑大学中德节能示范中心项目超低能耗绿色建 筑典范！ 沈阳建筑大学中德节能示范中心（以下简称“中心”）是 沈阳建筑大学与德国达姆施塔特工业大学、德国达姆施塔特 应用技术大学共同合作设计的节能示范项目，由辽宁省政府 和沈阳建筑大学共同投资建设。中心建筑面积1600川，共 三层，其中地上二层面积 1040川，地下一层面积 560 m2o 首层为接待与展示功能空间，二层为科研办公和能耗管控与 监测机房， 地下室为各类机房空间和交流活动区。 中心以“被 动式技术优先、 主动式技术辅助”为设计原则， 全面展示了被 动式低能耗建筑设计理念和绿色建筑集成技术的系统结合， 实现了严寒地区超低能耗绿色建筑的

2、设计目标。示范中心的 预认证目标为我国绿色建筑评价标识三星级、德国 BNB 评 价标识金级和美国 LEED-NC 铂金级。目前已经获得我国绿 色建筑三星级设计认证标识证书。被动式技术优先在设计之 初为实现超低能耗的设计目标，中心建筑设计严格控制了建 筑节能相关设计参数，经模拟优化后，确定建筑体形系数为 0.22，各方向窗墙面积比分别为南向 0.29 、北向 0.16、东西 向均为 0.11 ，屋顶天窗面积比例为 12.7% 。在围护结构保温 技术方面借鉴德国被动房的设计要求，即非透明外围护结构 （外墙、屋面、地面）的平均传热系数达到 KW 0.15 W/（m2 K）, 外窗的传热系数达到 KW

3、 0.8 W/( m2 K)，建筑气密性通常满 足n50 0.6，即在室内外压差50Pa的条件下，每小时的换 气次数不得超过 0.6 次。由于在绿色建筑与德国被动房的设 计要求和理念之间有着较大的差异，因此在建筑设计中充分 考虑沈阳严寒地区的气候条件和建筑使用性质，将二个目标 结合，以实现严寒地区超低能耗绿色建筑为最终的设计目标。 地下层平面图一层平面图 二层平面图为使示范中心设计节能率达到 80% 以上，经多次 计算机模拟，围护结构设计传热系数最终确定为：非透明外 围护结构(外墙、屋面、地面)的平均传热系数K 0.12 W/(m2 K)，围护结构透明部分的平均传热系数 K 0.8W/(m2

4、K)天窗平均传热系数达 K 0.9 W/(m2 K)屋 顶与天窗屋面保温采用 300mm 厚挤塑板，每层 100mm 厚 分三层错缝铺设，设计传热系数为0.1W/ (m2- k)。天窗 窗框材质为铝包木制明框，铺设于钢屋架之上，透明部分为 三玻窗，(5mm钢化Low-E玻璃+12 (A)真空+5mm 钢化 Low-E玻璃+9 (A)充氩气夹胶+5mm钢化Low-E玻璃)， 整体天窗传热系数 K=0.90W/ ( m2- k)可见光透射比0.4 0.45。窗框为塑料型材，填充高性能发泡保温芯 材，整窗的传热系数 K值达到0.8W/(m2 k)，外窗的气密性 为 8 级。南侧落地窗和透明外门采用铝

5、合金框料玻玻璃的选 择上与外窗相同，传热系数为0.9W/(m2 k)。外门的气密性 同为8级o 1.4地下室中心地下室层高 4.2m，地下部分3.0m , 主墙面外贴 100mm 厚挤塑聚苯板玻分两层错缝铺设玻地下 室外墙设计传热阻 R = 3.21(m2 k)/W。为增强近地面处地下 室外墙保温性能玻墙脚部位在挤塑板保温层外侧增设 110mm厚泡沫玻璃砖保温层，泡沫玻璃砖导热系数入= 0.05W/m k，其外侧做100mm厚保护墙。地下室地上部分 1.2m，设计传热系数 K = 0.15W/(m2 k)，其构造与外墙面相 同。地下室钢筋混凝土底板上铺挤塑板，设计传热阻R = 3.61(m2

6、k)/W。 气密性中心采用德国被动房外窗设计安装工艺玻通过改变外 窗安装位置及构造连接方式、采用防水密封材料和金属窗台 板，加强外门窗的保温、防水和气密性能。为加强外窗与墙 体之间的连接紧固程度，示范楼在门窗洞口四周均设计钢筋 混凝土构件，用以和外窗固定。窗框与窗洞口之间的缝隙填 充自粘性的预压自膨胀密封带，窗框与外墙连接处采用防水 隔汽膜和防水透气膜组成的密封系统。室内一侧采用防水隔 汽膜粘结于窗洞口内，室外一侧采用防水透气膜粘结于结构 墙体外侧，在构造上强化了窗洞口的密封与防水性能。在外 窗的外侧粘贴保温层，压住室外一侧防水透气膜。窗台板采 用 2mm 厚铝板，板下满涂聚氨酯压盖在保温层上

7、方。主动 式技术辅助为充分发挥示范中心在沈阳建筑大学校区建筑 相关专业教学方面的示范目的，中心应用了我国三星级绿色 建筑设计要求的建筑技术和适当的创新技术，在被动式技术 优先的前提下，采用相应的主动式技术作为补充。双源热泵 与箱变水箱采暖系统中心采用了空气源地源双源热泵系 统，利用可再生能源来提供冷热源。建筑南侧地上部分外墙 外侧悬挂太阳能光伏板和双层玻璃相间的幕墙系统，幕墙系 统与墙体之间围合密闭形成空腔，在冬季白天利用太阳辐射 得热加热空腔内的空气，通过与空腔顶部连接热泵机房的管 道，将空腔内的高温空气送至空气源热泵机组，提取高温空 气中的热量加温热水，为建筑冬季采暖，再将换热后的低温 空

8、气通过风管送回至幕墙空腔的底部再循环加热。 南向太阳能热电联产幕墙系统 在地下室设有相变蓄热水箱，以石蜡为相变材料，相变温度 为46C。水箱中石蜡采用不锈钢管封装，占整个水箱体积的 15% ，水箱的蓄热量为 137.12KWh ，水箱蓄热能力略大于 夜间所需供热量，白天阳光充足时，吸收幕墙空腔内空气热 量，既为建筑供暖，同时将热量蓄存在水箱中，建筑夜间依 靠相变水箱供热，热泵机组关机。热泵机组 箱变蓄热水箱 在幕墙空腔顶部和底部各设有三组电动百叶，作为与室外环 境相联系的开口，用以组织空腔内的自然气流。夏季，幕墙 空腔底部和顶部的百叶全部打开，利用热压和自然通风将空 腔内的热空气排到室外。中心

9、夏季空调负荷主要通过土壤源 热泵提供，在下沉庭院上方的绿地范围内，共有 20 眼 100 米深的地源热泵管井，利用浅层地热资源作为冷热源进行能 量转换。 地道新风及排风余热回收系统中心的新风采用地道风系统， 通过地埋管对新风进行预冷预热，同时设计热回收型新风机 组，将室内排风中的冷热量与新风进一步交换，回收效率可 以达到 72% ，以此减少新风的制冷制热能耗。 热回收型新风机组 地道风及过滤器 可再生能源系统中心共计建设光伏屋顶系统及光伏幕墙系 统 37.37kW ，其中屋顶光伏系统组件安装面积 144.97m2 ， 采用多晶硅太阳能电池组件，其光电转换效率为 15.3% ；光 伏幕墙部分铺设

10、组件面积为 144.92m2 ，采用双玻中空单晶 硅组件，转换效率为 18%，按 1200 小时/年的有效时间来计 算每年总发电量可达到 45000kWh ，为中心提供约 30% 的用 电能耗。 水中系统与节水灌溉中心应用雨水和中水回收利用技术，采 用内排水形式将屋面和广场硬质地面汇集的雨水通过排水 口排至室外的雨水井，和中水一起进入广场地下的雨水和中 水处理系统。经过回收处理后的水主要用于绿化浇灌、太阳 能板清洁和卫生间清洁。预计全年可以收集雨水和中水共 996.53 m3 ，中心全年总用水量为 1626.62m3 ，非传统水源 利用率可以达到 61.2% 。中心绿化采用滴灌和喷灌相结合的

11、节水灌溉方式， 对于灌木， 采用小管出流灌水器的滴灌方式， 将水直接浇灌到植物根部，提高水的利用率。对于大面积的 草坪，采用辐射式喷头的微喷灌式，将水均匀地喷洒到草坪 区域。 智能管控系统中心智能化管理系统平台主要包括：物联网智 能照明及电器控制系统、楼宇自控系统、建筑弱电系统、绿 色建筑监测系统和信息发布系统。主要采用西门子楼控技术， 对中心室内外环境、围护结构温度梯度变化、建筑电耗和水 耗、智能照明等逐时记录，并反馈至楼控系统，自动切换设 备运行工况模式。智能控制机房室内环境分析中心于 2015 年5 月初步完工并投入试运行，智能管控系统陆续记录下中 心的各项主要参数数据。 自然通风模式根

12、据中心 5、6 月实 时监测数据分析，在过渡季完全采用自然通风条件下，示范 中心全部空间均不超过 24 C。地下室温度为 21.0 C, 一层 温度为2223 C,二层温度为 2325 C,主要工作空间室 内相对湿度在35%56%之间波动，室内热环境稳定且舒适。 开启新风模式在 2015 年 7 月 5-9 日连续 5 天高温气象条件 下，示范中心进入关闭全部外门窗同时开启新风系统，适时 调节遮阳的实验运行模式，气象参数如下表。 2015 年 7 月 5-9 日气象记录 2015 年 7 月 5-9 日室内温度曲线图 如温度曲线图所示，示范中心地下室不采用任何制冷设备， 室内环境温度保持在 21.021.5 C的恒温状态；一层室内环 境温度稳定在23.525.0 C范围内；仅二层南侧办公空间室 内环境温度超过 27.0 C,峰值达到28.08 C,需要局部开启 空调制冷， 主要工作空间室内相对湿度在 40%66%之间波 动，室内热环境基本稳定且舒适，仅二层局部空间超出舒适 度范围